JP2015111763A - 偏波ダイバーシチ用アンテナ及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、小型で高アイソレーションな偏波ダイバーシチ用アンテナ及び無線通信装置を提供する。
【解決手段】平面視で矩形状の第１グランド部４と該第１グランド部４の長さ方向に平行な１辺に沿うように形成された第１素子部５とを有する第１平面アンテナ部２と、平面視で矩形状の第２グランド部７と該第２グランド部７の幅方向に平行な１辺に沿うように形成された第２素子部８とを有する第２平面アンテナ部３と、を備え、両平面アンテナ部２，３は、高さ方向から見たときに、第１素子部５が第２グランド部７と重ならず、かつ、第２素子部８が第１グランド部４と重ならず、かつ、両グランド部４，７の少なくとも一部が重なるように、平行に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの直交偏波を利用し受信感度向上を図る偏波ダイバーシチ用アンテナ及び無線通信装置に関するものである。

従来の偏波ダイバーシチ用アンテナとして、特許文献１では、ノッチアンテナを組み合わせた円環アンテナが記載されている。

特許文献１のアンテナでは、円環アンテナの導体円板にノッチアンテナを設置した誘電体基板を用いることにより、平面型の円環アンテナとノッチアンテナを一体とすることで、偏波ダイバーシチに適した平面構造のアンテナを実現している。

また、他の従来の偏波ダイバーシチ用アンテナとして、クロスダイポールアンテナが知られている。

クロスダイポールアンテナは２つのダイポールアンテナを互いに直交に配置したものであり、直交する２種の偏波の生成が可能であり、偏波ダイバーシチの実現が可能である。クロスダイポールアンテナは、例えば汎用のガラスエポキシプリント基板上に形成することで安価に製造可能である。

特開平２−２１８２０３公報

しかしながら、特許文献１のアンテナでは、給電コネクタを除くと、円形の誘電体基板が２枚とショートピン１本から構成されるが、２枚の誘電体基板を固定する必要があるため、これらの他に、固定用のネジや基板間に挿入する空隙を保つスペーサー等の部品が必要となり、部品点数が多くなってしまう。そのため、製造に時間がかかり、製造コストが高くなってしまうという問題がある。また、部品点数が多いことから、アンテナ特性のバラつきも大きくなり易いという問題もある。

クロスダイポールアンテナでは、その縦横の寸法が、動作周波数帯の中心周波数に対する波長のおよそ１／２倍となるため、使用する周波数帯によっては大型となってしまう場合があり、所望のアンテナ寸法の実現が難しい場合がある、という問題がある。また、クロスダイポールアンテナでは、両ダイポールアンテナ間の結合が大きく、アイソレーションが劣化してしまう、という問題もある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、部品点数が少なく、小型で高アイソレーションな偏波ダイバーシチ用アンテナ及び無線通信装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、長さ方向に平行な２辺と長さ方向に対して垂直な幅方向に平行な２辺とにより構成された平面視で矩形状の第１グランド部と、該第１グランド部の長さ方向に平行な１辺に沿うように前記第１グランド部と離間して形成され、前記第１グランド部と第１給電部を介して電気的に接続される第１素子部と、を有する第１平面アンテナ部と、長さ方向に平行な２辺と長さ方向に対して垂直な幅方向に平行な２辺とにより構成された平面視で矩形状の第２グランド部と、該第２グランド部の幅方向に平行な１辺に沿うように前記第２グランド部と離間して形成され、前記第２グランド部と第２給電部を介して電気的に接続される第２素子部と、を有する第２平面アンテナ部と、を備え、前記両平面アンテナ部は、長さ方向と幅方向に対して垂直な高さ方向から見たときに、前記第１素子部が前記第２グランド部と重ならず、かつ、前記第２素子部が前記第１グランド部と重ならず、かつ、両グランド部の少なくとも一部が重なるように、平行に配置されている偏波ダイバーシチ用アンテナである。

前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、平面視で、一辺が動作周波数帯の中心周波数に対する波長の３／８倍である正方形よりも小さく形成され、前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部間の距離が、動作周波数帯の中心周波数に対する波長の１／１００倍より小さいとよい。

前記第１グランド部と前記第２グランド部は、その隣あう２辺の長さの比が０．５〜１．５となるように形成されているとよい。

前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置されていてもよい。

前記両給電部は、前記第１グランド部または前記第２グランド部の幅方向および長さ方向の同じ側の角部に配置されていてもよい。

前記両給電部には、それぞれ給電用の同軸ケーブルが接続されており、前記同軸ケーブルは、高さ方向に沿うように配置されていてもよい。

前記同軸ケーブルに取り付けられたバランを備えてもよい。

前記両素子部が、先端開放線路と先端短絡線路とを並列接続した線路群により構成されてもよい。

前記両素子部が、先端開放線路から構成されてもよい。

前記第１平面アンテナ部は、基板の一方の面に形成された導体パターンにより形成され、前記第２平面アンテナ部は、前記基板の他方の面に形成された導体パターンにより形成されていてもよい。

前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、導体板により形成されていてもよい。

また、本発明は、前記偏波ダイバーシチ用アンテナを搭載した無線通信装置である。

送受信回路が搭載され、前記両平面アンテナ部と平行に配置された少なくとも２つ以上の層からなる回路基板と、前記回路基板の前記両平面アンテナ側の表面に形成され、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として線対称に形成されたグランド導体と、を備え、前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置され、かつ、その対称軸と前記グランド導体の対称軸とが平面視で重なる位置に配置されていてもよい。

送受信回路が搭載された回路基板と、前記偏波ダイバーシチ用アンテナと前記回路基板との間に前記両平面アンテナ部と平行に配置されると共に、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として線対称に形成された無給電素子と、をさらに備え、前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置され、かつ、その対称軸と前記無給電素子の対称軸とが平面視で重なる位置に配置されていてもよい。

本発明によれば、部品点数が少なく、小型で高アイソレーションな偏波ダイバーシチ用アンテナ及び無線通信装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 図１の偏波ダイバーシチ用アンテナの一変形例を示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１の偏波ダイバーシチ用アンテナの一変形例を示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は図１の偏波ダイバーシチ用アンテナの第１平面アンテナ部、第２平面アンテナ部の放射特性を示す図、（ｃ），（ｄ）は図３（ａ）の偏波ダイバーシチ用アンテナの第１平面アンテナ部、第２平面アンテナ部の放射特性を示す図、（ｅ），（ｆ）は図３（ｂ）の偏波ダイバーシチ用アンテナの第１平面アンテナ部、第２平面アンテナ部の放射特性を示す図である。 図１および図３（ａ），（ｂ）の偏波ダイバーシチ用アンテナの｜Ｓ２１｜の周波数特性を示す図である。 図１の偏波ダイバーシチ用アンテナの一変形例を示す図であり、（ａ）は表面側から見た平面図、（ｂ）は裏面側から見た平面図である。 （ａ），（ｂ）は図６の偏波ダイバーシチ用アンテナの第１平面アンテナ部、第２平面アンテナ部の放射特性を示す図である。 （ａ），（ｂ）は図６の偏波ダイバーシチ用アンテナの第１平面アンテナ部、第２平面アンテナ部の｜Ｓ１１｜の周波数特性を示す図である。 図６の偏波ダイバーシチ用アンテナの｜Ｓ２１｜の周波数特性を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナの斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナの斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る無線通信装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の他の実施形態に係る無線通信装置を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、偏波ダイバーシチ用アンテナ１は、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３の２枚の平面アンテナ部２，３から構成されている。

第１平面アンテナ部２は、第１グランド部４と、第１素子部５と、を有している。

第１グランド部４は、長さ方向（図示Ｚ軸方向）に平行な２辺と長さ方向に対して垂直な幅方向（図示Ｙ軸方向）に平行な２辺とにより構成され、平面視で矩形状に形成されている。第１グランド部４の１辺の長さは、動作周波数帯の中心周波数に対する波長λの１／４倍（以下、λ／４と記載する）程度とされる。

第１素子部５は、第１グランド部４の長さ方向（Ｚ軸方向）に平行な１辺に沿うように第１グランド部４と離間して形成され、第１グランド部４と第１給電部６を介して電気的に接続されるように構成されている。

他方、第２平面アンテナ部３は、第２グランド部７と、第２素子部８と、を有している。

第２グランド部７は、長さ方向（Ｚ軸方向）に平行な２辺と幅方向（Ｙ軸方奥）に平行な２辺とにより構成され、平面視で矩形状に形成されている。第１グランド部４の１辺の長さは、λ／４程度とされる。

第２素子部８は、第２グランド部７の幅方向（Ｙ軸方向）に平行な１辺に沿うように第２グランド部７と離間して形成され、第２グランド部７と第２給電部９を介して電気的に接続されるように構成されている。

第１グランド部４と第２グランド部７は、その隣あう２辺の長さの比が０．５〜１．５となるように形成されるとよい。これは、グランド部４，７を流れる主な電流の流れを、素子部５，８を設けた辺から該辺と対向する辺に向かう方向に保つためである。平面アンテナ部２，３が放射する主偏波の方向は、グランド部４，７を流れる電流と平行な方向となるため、第１グランド部４と第２グランド部７の隣あう２辺の長さの比を０．５〜１．５とすることで、主偏波の方向を素子部５，８を設けた辺と垂直な偏波に保ち、かつ、主偏波を該主偏波と直行する偏波と比較して大きくすることができる。

なお、グランド部４，７は、厳密に矩形状である必要はなく、グランド部４，７を流れる電流の向きに影響がない範囲であれば、辺の傾斜など多少の変形は許容される。また、グランド部４，７には、ネジ止め用のネジ穴が形成されていたり、他の部材との干渉を避けるための切欠きや凹凸等が形成されていてもよく、グランド部４，７の一方のみに形成されていてもよい。つまり、グランド部４，７を流れる電流の向きに影響がない範囲で凹凸やネジ穴等を追加することで、周囲構造との干渉を回避したり、平面アンテナ部２，３をネジやリブ等を用いて容易に周囲構造に固定することが可能である。

本実施形態では、素子部５，８とグランド部４，７とを接続する短絡部１０，１１を形成することで、素子部５，８を先端開放線路と先端短絡線路とを並列接続した線路群により構成し、平面アンテナ部２，３を所謂逆Ｆアンテナで構成している。なお、ここでは短絡部１０，１１の線路長を大きくするため短絡部１０，１１をクランク状に形成しているが、直線状に形成してもよい。

給電部６，９は、グランド部４，７の角部に配置され、グランド部４，７の角部と素子部５，８の端部との間に給電が行われるようになっている。本実施形態では、両給電部６，９は、第１グランド部４または第２グランド部７の幅方向および長さ方向の同じ側の角部に配置されている。

なお、給電部６，９の位置はこれに限定するものではない。ただし、詳細は後述するが、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向および長さ方向の同じ側の角部に配置する構成とすることで、両平面アンテナ部２，３のアイソレーションを最も高くすることが可能である。

本実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナ１では、両平面アンテナ部２，３は、長さ方向と幅方向に対して垂直な高さ方向（図示Ｘ軸方向）から見たときに、第１素子部５が第２グランド部７と重ならず、かつ、第２素子部８が第１グランド部４と重ならず、かつ、両グランド部４，７の少なくとも一部が重なるように、平行に配置されている。

これら第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されている。本実施形態では、第２平面アンテナ部３は、第１平面アンテナ部２を表裏反転させ、かつ平面視で時計回りに９０度回転させたものと同じである。つまり、偏波ダイバーシチ用アンテナ１は、同じ形状の２枚の平面アンテナ部２，３を、同じ面が対向するように配置し、素子部５，８の位置が平面視で９０度ずれるように平行に配置したもの、ということができる。

第１平面アンテナ部２が放射する主偏波は幅方向（Ｙ軸方向）に平行な偏波となり、第２平面アンテナ部３が放射する主偏波は長さ方向（Ｚ軸方向）に平行な偏波となる。よって、両平面アンテナ部２，３により直交する主偏波を生成することが可能となり、偏波ダイバーシチを実現できる。両平面アンテナ部２，３の放射特性については後述する。

第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３間の距離（電気長）は、λ／１００倍より小さくするとよい。第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３間の距離は、小型化の観点から、アイソレーションが保たれる範囲でなるべく小さくすることが望ましい。本実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナ１では、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３間で高いアイソレーションを保つことが可能であるため、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３間の距離を、λ／１００倍より小さくすることが可能である。

また、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３は、平面視で、一辺が３／８λである正方形よりも小さく形成されるとよい。つまり、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３は、その最大寸法が３／８λより小さく形成されるとよい。

本実施形態では、両グランド部４，７が平面視で完全に重なるように両平面アンテナ部２，３を配置しているが、これに限定されるものではなく、図２に示すように、グランド部４，７は、その一部が重なっていればよい。ただし、偏波のレベルを合わせるために、図１（ｂ）および図２に示すように、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３は、平面視で、長さ方向（Ｚ軸方向）および幅方向（Ｙ軸方向）に対して４５度傾斜した軸を対称軸Ａとして、全体として線対称となるように配置されていることが望ましい。

ここで、最適な給電部６，９の位置関係について検討する。

本実施形態では、図１に示すように、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）および長さ方向（Ｚ軸方向）の同じ側の角部に配置したが、図３（ａ）に示す偏波ダイバーシチ用アンテナ３１のように、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）の同じ側で、かつ長さ方向（Ｚ軸方向）の反対側の角部に配置してもよいし、図３（ｂ）に示す偏波ダイバーシチ用アンテナ３２のように、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）および長さ方向（Ｚ軸方向）の反対側の角部に配置してもよい。

偏波ダイバーシチ用アンテナ１の両平面アンテナ部２，３の放射特性を図４（ａ），（ｂ）に、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１の両平面アンテナ部２，３の放射特性を図４（ｃ），（ｄ）に、偏波ダイバーシチ用アンテナ３２の両平面アンテナ部２，３の放射特性を図４（ｅ），（ｆ）にそれぞれ示す。

偏波ダイバーシチ用アンテナ１，３１，３２はすべて９２０ＭＨｚで動作するアンテナであり、図４（ａ）〜（ｅ）では、長さ方向（Ｚ軸方向）に平行な偏波の周波数９２０ＭＨｚでの利得をＧθ、幅方向（Ｙ軸方向）に平行な偏波の周波数９２０ＭＨｚでの利得をＧφとしている。

なお、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）の反対側で、かつ長さ方向（Ｚ軸方向）の同じ側の角部に配置した場合も考えられるが、この場合、平面視で全体を回転させれば図３（ａ）と同じ位置関係となり、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１と同等の特性となる。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、偏波ダイバーシチ用アンテナ１では、第１平面アンテナ部２のＸ軸方向（高さ方向）におけるＧθ、および、第２平面アンテナ部３のＸ軸方向（高さ方向）におけるＧφが約０ｄＢｉとなっており、Ｘ軸方向において良好な偏波ダイバーシチが実現できていることがわかる。さらに、偏波ダイバーシチ用アンテナ１では、第１平面アンテナ部２の主偏波であるＸ軸方向（高さ方向）におけるＧφが−１．１ｄＢｉ、第２平面アンテナ部３の主偏波であるＸ軸方向（高さ方向）におけるＧθが−０．６ｄＢｉと、利得が高くなっていることがわかる。

これに対して、図４（ｃ）〜（ｆ）に示すように、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１，３２では、第１平面アンテナ部２のＸ軸方向（高さ方向）におけるＧθ、および、第２平面アンテナ部３のＸ軸方向（高さ方向）におけるＧφが、０ｄＢｉから若干ずれている。また、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１，３２では、第１平面アンテナ部２の主偏波であるＸ軸方向（高さ方向）におけるＧφが−３．７ｄＢｉと−３．４ｄＢｉ、第２平面アンテナ部３の主偏波であるＸ軸方向（高さ方向）におけるＧθが−１．１ｄＢｉと−２．９ｄＢｉと、偏波ダイバーシチ用アンテナ１よりも小さくなっていることがわかる。

各偏波ダイバーシチ用アンテナ１，３１，３２の｜Ｓ２１｜の周波数特性を図５に示す。図５では、偏波ダイバーシチ用アンテナ１の｜Ｓ２１｜の周波数特性をＡ、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１の｜Ｓ２１｜の周波数特性をＢ、偏波ダイバーシチ用アンテナ３２の｜Ｓ２１｜の周波数特性をＣとして示している。

図５に示すように、９２０ＭＨｚでの｜Ｓ２１｜は、偏波ダイバーシチ用アンテナ１（Ａ）で−９．８ｄＢ、偏波ダイバーシチ用アンテナ３１（Ｂ）で−７．８ｄＢ、偏波ダイバーシチ用アンテナ３２（Ｃ）で−５．７ｄＢとなっており、偏波ダイバーシチ用アンテナ１で｜Ｓ２１｜が最小となり、最もアイソレーションが高くなっていることがわかる。

以上より、偏波ダイバーシチ用アンテナ１のように、両給電部６，９をグランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）および長さ方向（Ｚ軸方向）の同じ側の角部に配置することで、利得を最も大きくし、両平面アンテナ部２，３間のアイソレーションを最も高くすることが可能である。よって、給電部６，９の位置関係としては、グランド部４，７の幅方向（Ｙ軸方向）および長さ方向（Ｚ軸方向）の同じ側の角部に配置することが最も好ましい。なお、このように構成することで、給電部６，９の位置が近くなるため給電用の配線作業も容易になる。

次に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、給電部６，９の位置関係を図１の偏波ダイバーシチ用アンテナ１と同様の位置関係とし、基板６１の両面に平面アンテナ部２，３を形成して偏波ダイバーシチ用アンテナ６０を試作し、電気特性を測定した。基板６１としては、厚さ１ｍｍのガラスエポキシ基板を用いた。第１平面アンテナ部２は、基板６１の一方の面Ｓに形成された導体パターンにより形成され、第２平面アンテナ部３は、基板６１の他方の面Ｒに形成された導体パターンにより形成されている。

まず、５０Ω測定系において９２０ＭＨｚでのＸＹ平面における両平面アンテナ部２，３の放射特性を測定した。測定結果を図７（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。

図７（ａ）に示すように、第１平面アンテナ部２では、主偏波と直交する偏波の利得であるＧθが約０ｄＢｉ、主偏波の利得であるＧφが−１３ｄＢｉであり、主偏波の放射が大部分であることがわかる。

また、図７（ｂ）に示すように、第２平面アンテナ部３では、主偏波と直交する偏波の利得であるＧφが約０ｄＢｉであり、主偏波の利得であるＧθが−１５ｄＢｉであり、主偏波の放射が大部分となっていることがわかる。

したがって、偏波ダイバーシチ用アンテナ６０では、Ｘ軸方向においては、第１平面アンテナ部２からは主に偏波Ｇφが放射され、第２平面アンテナ部３からは主に偏波Ｇθが放射されることとなり、Ｘ軸方向において偏波ダイバーシチに適した直交偏波放射を実現できている。

また、５０Ω測定系において両平面アンテナ部２，３の｜Ｓ１１｜の周波数特性を測定した。測定結果を図８（ａ），（ｂ）に示す。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、偏波ダイバーシチ用アンテナ６０では、両平面アンテナ部２，３共に、９２０ＭＨｚにおいて｜Ｓ１１｜が−１０ｄＢより小さくなっており、９２０ＭＨｚにおいて整合が良好となっていることがわかる。

さらに、５０Ω測定系において両平面アンテナ部２，３間の｜Ｓ２１｜を測定した。測定結果を図９に示す。

図９に示すように、偏波ダイバーシチ用アンテナ６０では、｜Ｓ２１｜は９２０ＭＨｚにおいて約―１７ｄＢとなっており、アイソレーションが良好であることがわかる。

なお、ここでは、一例として基板６１の表裏面に第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３をそれぞれ形成する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第１平面アンテナ部２と第２平面アンテナ部３は、銅板等の導体板により形成されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナ１では、平面視で矩形状の第１グランド部４と該第１グランド部４の長さ方向に平行な１辺に沿うように形成された第１素子部５とを有する第１平面アンテナ部２と、平面視で矩形状の第２グランド部７と該第２グランド部７の幅方向に平行な１辺に沿うように形成された第２素子部８とを有する第２平面アンテナ部３と、を備え、両平面アンテナ部２，３を、高さ方向から見たときに、第１素子部５が第２グランド部７と重ならず、かつ、第２素子部８が第１グランド部４と重ならず、かつ、両グランド部４，７の少なくとも一部が重なるように、平行に配置している。

このように構成することで、両平面アンテナ部２，３で垂直な偏波を生成することが可能となり、小型でかつ高アイソレーションな偏波ダイバーシチ用アンテナ１を実現することが可能になる。

また、偏波ダイバーシチ用アンテナ１は、２枚の平面アンテナ部２，３を用いるのみであるため部品点数が少なく、製造時間を短縮し製造コストを低減することが可能になる。

本実施形態に係る無線通信装置は、本実施形態に係る偏波ダイバーシチ用アンテナ１（または偏波ダイバーシチ用アンテナ３１，３２，６０）を搭載したものである。偏波ダイバーシチ用アンテナ１は小型かつ薄型であり搭載スペースを小さくすることができるため、無線通信装置全体も小型とすることが可能になる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

図１０に示す偏波ダイバーシチ用アンテナ１０１は、図１の偏波ダイバーシチ用アンテナ１において、短絡部１０，１１を省略し、素子部５，８を先端開放線路により構成して、平面アンテナ部２，３を所謂逆Ｌアンテナで構成したものである。この偏波ダイバーシチ用アンテナ１０１においても、図１の偏波ダイバーシチ用アンテナ１と同様の作用効果を得ることができる。

なお、素子部５，８の形状は偏波ダイバーシチ用アンテナ１，１０１の形状に限定されるものではなく、例えば、必要に応じて線路数を増加させる等して複数の帯域での動作が可能となるように構成してもよい。

図１１（ａ）に示す偏波ダイバーシチ用アンテナ１１１は、図１の偏波ダイバーシチ用アンテナ１において、給電部６，９に同軸ケーブル１１２，１１３を接続し、同軸ケーブル１１２，１１３により給電を行うように構成したものである。

同軸ケーブル１１２，１１３では、給電された高周波信号の一部が外部導体の表面上へ進行し、当該同軸ケーブル１１２，１１３の外部導体の表面から電磁波の放射が生じてしまう場合がある。そのため、アンテナ部から放射される電磁波との干渉により所望の放射特性が得られないという問題が生じるおそれがある。

そこで、偏波ダイバーシチ用アンテナ１１１では、同軸ケーブル１１２，１１３を、高さ方向（Ｘ軸方向）に沿うように、すなわち平面アンテナ部２，３が配置される平面に対して垂直となるように配置している。同軸ケーブル１１２，１１３で電磁波の放射が生じた場合、その電磁波は同軸ケーブル１１２，１１３の長手方向と平行な偏波となるので、同軸ケーブル１１２，１１３を、高さ方向に沿うように配置することで、幅方向または長さ方向に平行な主偏波を放射する両平面アンテナ部２，３への放射特性への影響（妨害）を最小にすることができる。

なお、図１１（ｂ）に示す偏波ダイバーシチ用アンテナ１１６のように、同軸ケーブル１１２，１１３に、シュッペルトップバランや分岐導体バラン等のバラン１１４を取り付けることで、給電された高周波信号の一部が外部導体の表面上へ進行することを抑制し、同軸ケーブル１１２，１１３からの電磁波の放射を抑制するようにしてもよい。このように構成することで、より高効率なダイバーシチ動作が可能になる。

図１２（ａ），（ｂ）に示す無線通信装置１２１は、図１１（ａ）の偏波ダイバーシチ用アンテナ１１１を搭載したものであり、送受信回路が搭載された回路基板１２２を備えている。

回路基板１２２は、両平面アンテナ部２，３と平行に配置される。回路基板１２２は、少なくとも２つ以上の層からなる多層基板であり、その両平面アンテナ部２，３側の表面には、略全面にグランド導体１２３が形成されている。

グランド導体１２３は、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸Ｂとして線対称に形成されている。両平面アンテナ部２，３は、その対称軸Ａとグランド導体１２３の対称軸Ｂとが平面視で重なる位置に配置されている。換言すれば、両対称軸Ａ，Ｂを通る面が両平面アンテナ部２，３およびグランド導体１２３と直交するように、両平面アンテナ部２，３とグランド導体１２３が配置されている。

回路基板１２２のグランド導体１２３は、反射板の役割を果たし、両平面アンテナ部２，３から放射された電磁波はグランド導体１２３で反射される。このとき、平面視で対称軸Ａと対称軸Ｂの位置がずれると、反射のバランスが一定でなくなり、一方の偏波が大きく他方の偏波が小さくなる等して、放射される偏波のバランスが崩れてしまう。平面視で対称軸Ａと対称軸Ｂが重なるように両平面アンテナ部２，３を配置することで、両平面アンテナ部２，３から放射された電磁波の回路基板１２２での反射を同じレベルに保ち、ダイバーシチ動作を劣化させることなく無線通信装置１２１を実現することが可能になる。

図１３（ａ），（ｂ）に示す無線通信装置１２５は、両平面アンテナ部２，３と回路基板１２２との間に、無給電素子１２６を備えたものである。

無給電素子１２６は、グランド導体１２３と同様に、両平面アンテナ部２，３と平行に配置されると共に、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸Ｃとして線対称に形成されており、両平面アンテナ部２，３は、その対称軸Ａと無給電素子１２６の対称軸Ｃとが平面視で重なる位置に配置されている。

無給電素子１２６を備えることで、無給電素子１２６が反射板として作用するため、無給電素子１２６と反対側へ向かう電波を強めることが可能となり、ダイバーシチ動作を損なわずアンテナ利得を向上させることが可能となる。また、回路基板１２２の反射の影響が小さくなるので、グランド導体１２３の位置や形状等をある程度任意に選択可能となり、設計の自由度を向上させることができる。

なお、図１２，１３の無線通信装置１２１，１２５では言及しなかったが、同一のシステムの複数の帯域あるいは複数のシステムに対応可能とするために、動作周波数帯の異なる複数の偏波ダイバーシチ用アンテナを搭載することも勿論可能である。

このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ 偏波ダイバーシチ用アンテナ
２ 第１平面アンテナ部
３ 第２平面アンテナ部
４ 第１グランド部
５ 第１素子部
６ 第１給電部
７ 第２グランド部
８ 第２素子部
９ 第２給電部

Claims (14)

1. 長さ方向に平行な２辺と長さ方向に対して垂直な幅方向に平行な２辺とにより構成された平面視で矩形状の第１グランド部と、該第１グランド部の長さ方向に平行な１辺に沿うように前記第１グランド部と離間して形成され、前記第１グランド部と第１給電部を介して電気的に接続される第１素子部と、を有する第１平面アンテナ部と、
   長さ方向に平行な２辺と長さ方向に対して垂直な幅方向に平行な２辺とにより構成された平面視で矩形状の第２グランド部と、該第２グランド部の幅方向に平行な１辺に沿うように前記第２グランド部と離間して形成され、前記第２グランド部と第２給電部を介して電気的に接続される第２素子部と、を有する第２平面アンテナ部と、を備え、
   前記両平面アンテナ部は、長さ方向と幅方向に対して垂直な高さ方向から見たときに、前記第１素子部が前記第２グランド部と重ならず、かつ、前記第２素子部が前記第１グランド部と重ならず、かつ、両グランド部の少なくとも一部が重なるように、平行に配置されている
   ことを特徴とする偏波ダイバーシチ用アンテナ。
2. 前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、平面視で、一辺が動作周波数帯の中心周波数に対する波長の３／８倍である正方形よりも小さく形成され、
   前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部間の距離が、動作周波数帯の中心周波数に対する波長の１／１００倍より小さい
   請求項１記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
3. 前記第１グランド部と前記第２グランド部は、その隣あう２辺の長さの比が０．５〜１．５となるように形成されている
   請求項１または２記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
4. 前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置されている
   請求項１〜３いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
5. 前記両給電部は、前記第１グランド部または前記第２グランド部の幅方向および長さ方向の同じ側の角部に配置されている
   請求項１〜４いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
6. 前記両給電部には、それぞれ給電用の同軸ケーブルが接続されており、
   前記同軸ケーブルは、高さ方向に沿うように配置されている
   請求項１〜５いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
7. 前記同軸ケーブルに取り付けられたバランを備える
   請求項６記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
8. 前記両素子部が、先端開放線路と先端短絡線路とを並列接続した線路群により構成される
   請求項１〜７いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
9. 前記両素子部が、先端開放線路から構成される
   請求項１〜７いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
10. 前記第１平面アンテナ部は、基板の一方の面に形成された導体パターンにより形成され、
    前記第２平面アンテナ部は、前記基板の他方の面に形成された導体パターンにより形成されている
    請求項１〜９いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
11. 前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、導体板により形成されている
    請求項１〜９いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナ。
12. 請求項１〜１１いずれかに記載の偏波ダイバーシチ用アンテナを搭載した
    ことを特徴とする無線通信装置。
13. 送受信回路が搭載され、前記両平面アンテナ部と平行に配置された少なくとも２つ以上の層からなる回路基板と、
    前記回路基板の前記両平面アンテナ側の表面に形成され、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として線対称に形成されたグランド導体と、を備え、
    前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置され、かつ、その対称軸と前記グランド導体の対称軸とが平面視で重なる位置に配置されている
    請求項１２記載の無線通信装置。
14. 送受信回路が搭載された回路基板と、
    前記偏波ダイバーシチ用アンテナと前記回路基板との間に前記両平面アンテナ部と平行に配置されると共に、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として線対称に形成された無給電素子と、をさらに備え、
    前記第１平面アンテナ部と前記第２平面アンテナ部は、向きの異なる同じ形状の導体により形成されており、平面視で、長さ方向および幅方向に対して４５度傾斜した軸を対称軸として、線対称となるように配置され、かつ、その対称軸と前記無給電素子の対称軸とが平面視で重なる位置に配置されている
    請求項１２または１３記載の無線通信装置。

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